[发明专利]一种键合金丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及键合丝技术领域，具体涉及一种键合金丝及其制各方法。

背景技术

键合金丝是用于集成电路或晶体管芯片管芯与引线框架连接的关键引线材料。近年来随着半导体行业的迅速发展，集成电路的集成化程度越来越高，电路板厚度越来越小，器件上的电极数越来越多，电极间距越来越窄，封装密度也相应变得越来越小，客观要求作为引线的键合金丝具有高强度、低长弧度和非常高的弧形稳定性等性能。而目前键合金丝主要以铍、铈、银等元素为合金的微量元素，这些微量元素具有细化晶粒、强化金的作用，但添加这些元素的合金材料很难满足引线对高强度、低长弧度的高要求。

而且，在现有的键合金丝在制备过程中，一般需要将其加热到300～600℃进行退火，退火后直接缠绕于收线轴进行分卷，这时键合金丝之间容易产生自扩散的粘结效应，导致下一道工序使用时放不出线来，产生大量的断线，产品成材率不高，因此限制了收线轴的缠绕长度。

一般，在键合金丝制备工艺过程，拉丝的粗、中拉工序中使用的润滑液的粘度较大，拉丝后金线的表面会残留较多的润滑液，如果不经处理直接进行退火加工，残留的润滑液就会影响成品线的表面洁净度，进一步影响最终产品的使用效果。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种高强度、低长弧度的键合金丝。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种键合金丝，该键合金丝的成分和含量如下(重量百分比)：钙0.0003％～0.0008％(即钙3～8ppm)，铜0.002％～0.004％(即铜20～40ppm)，锗0.0005％～0.0015％(即锗5～15ppm)，其余为金，金的纯度≥99.99wt％。

本发明所要解决的另一技术问题是，提供上述键合金丝的制备方法，用该方法制备的键合金丝产品成材率高，收线轴的缠绕长度长。

该键合金丝的制备方法，包括以下工艺步骤：

①用纯度为99.99wt％的金电解提纯出纯度为99.999wt％的高纯金；电解时控制电解槽的槽压在0.6V，电解析出的金依次经水煮、氨水煮、水煮、3mol/L硝酸煮、水洗，烘干得高纯金；

②将高纯金进行熔炼，铸锭成金板，将金板轧制成薄金片；

③制作中间合金，所述中间合金指钙-金中间合金、铜-金中间合金、锗-金中间合金中的一种；

所述制作中间合金，包括以下顺序的工艺步骤：

a.按重量百分比称取步骤②得到的薄金片99.43％～99.50％，称取钙或铜或锗0.50％～0.57％；

b.投料，用薄金片将钙或铜或锗捆包成小包，并将此小包放入坩埚中；

c.真空熔炼：真空熔炼的熔炼功率为10kW，待完全熔化后保持温度精炼10min；

d.浇铸，合金液倒入石墨锭模中；

e.酸洗：将生成的中间合金先用纯水冷却，然后放到烧杯中并加入浓盐酸，将烧杯放到电炉上加热15min，煮完后再用纯水洗，最后用压缩空气吹干；

以上步骤制作出一种中间合金，按同样的工艺步骤制作出另外几种中间合金。

④竖式熔炼：将步骤③得到的中间合金在惰性气体氩气的保护下进行熔炼，拉铸，形成金棒；熔炼温度为1100～1200℃，完全熔化后保持温度，精炼15min。

⑤拉丝：将熔铸的金棒在拉丝机上逐步拉细，直至要求的直径；其拉丝过程中的模具延伸率为5％～18％，拉丝速度为3～15m/s。

⑥退火：退火温度为300～600℃，退火速度为0.3～1.2m/s，退火后进行表面处理。退火后的表面处理指在键合金丝表面附上一层高分子化合物，高分子化合物由10％表面活性剂、10％无水乙醇及80％双蒸水组成。

⑦分卷：将键合金丝缠绕于收线轴。其绕丝张力为5～20g，绕丝速度为400～800rpm。

⑧真空包装。

本发明上述的拉丝步骤⑤之后和退火步骤⑥之前还包括：拉丝结束后将金线装在HWCS(High-pressure water cleaning system高压水清洗系统)进行清洗，该清洗系统中的水压为2～4kg(即压力0.2～0.4Mpa)，水温控制在40～60℃(由于粗、中拉中使用的润滑液粘度较大，金线的表面很容易残留较多的润滑液，从而影响成品线的表面洁净度，使用HWCS清洗系统可以有效减少金线表面润滑液残留)。

下表1为不采用高压水清洗和采用高压水清洗，金线表面润滑液的残留量对比：

表1  不采用高压水清洗和高压水清洗前后，金线表面润滑液的残留量对比